Optical system design of hyperspectral space-borne electro-optic imager for micro-satellite platforms
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, FİZİK ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ZEYNEP NİLÜFER ÖZTÜRK
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Ismail Rafatov
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Hiperspektral görüntüleme (HSG), iki temel uzaktan algılama tekniği olan görüntüleme ve spektroskopi yöntemlerini birleştiren, hızla büyüyen ve umut vaat eden bir uzaktan algılama tekniğidir. Bu tez çalışmasında, Dünya gözlemi mikro-uydu platformları için iki çeşit hiperspektral görüntüleyici (HSG) optik tasarımı ve detaylı dizayn analizi sunulmaktadır. İlk tasarımda standart çift asferik yüzeyler kullanırken, mikro uydu platformuna uyan geniş görüntüleme alanına sahip bir tasarım elde etmek için ikinci tasarımda serbest form optik bileşenler kullanılmıştır. Dizayn edilen HSG sistemi, serbest form yüzeylere sahip optik elemanların kullanımıyla Alçak İrtifa Uydu yörüngesinde çalışabilen, 30 m yer örnekleme aralığına, 98 kmlik bir kesit genişliğine,16 nm spektral çözünürlüğüne sahip ve 400 - 2500 nm spektrum aralığında çalışabilen bir sistem elde edilmiştir. HSG optik tasarımını, serbestform yüzeyli aynalarla eksen-dışı üç anastigmat teleskop ve serbest form yüzeyli aynalarla bir modifiye-Offner spektrometre oluşturur. Genel HSG sistemi mimarisi, belirtilen performans hedeflerini başarıyla karşılamaktadır. Dünya gözlemi uydu görüntüleyicileri için sinyal-gürültü oranı (SGO) simülatörü arayüzü sunulmuştur. SGO simülatörü, MODTRAN, teleskop, sensör ve görüntü modüllerini içerir ve açık kaynaklı Python ortamında yazılmıştır. Ayrıca, yüksek çözünürlüklü uzayda kullanılan görüntüleyiciler için uçtan uca bir Modülasyon Transfer Fonksiyonu (MTF) simülatörü sunulmuştur. Simülatör, atmosfer, optik, dedektör ve uydu platformu modüllerinden oluşur. Modüllerin matematiksel temeli Python ortamında oluşturulmuştur. Bu iki uçtan uca zincir kodlu simülatörün kullanımı, herhangi bir uzay elektro-optik görüntüleyici tasarım projesinin sistem performansının, optik tasarım sürecinden önce hesaplanabilmesini mümkün kılar.